Устройство для закрепления радиоактивных тепловыделяющих сборок

Устройство для закрепления радиоактивных тепловыделяющих сборок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные патентные заявки

Настоящая заявка притязает на преимущество Предварительной патентной заявки Соединенных Штатов с порядковым №60/983566, зарегистрированной 29 октября 2007 г., и Предварительной патентной заявки Соединенных Штатов с порядковым №61/038525, зарегистрированной 21 марта 2008 г., которые настоящим во всей полноте включаются в этот документ путем отсылки.

Область техники

Настоящее изобретение в целом относится к устройству и способам для удержания высокорадиоактивных отходов, а конкретно к устройству и способам для удержания радиоактивных тепловыделяющих сборок. Заявленные изобретения могут быть реализованы в широком спектре структур для перемещения, удержания и/или хранения сухих тепловыделяющих ядерных сборок, включающих, без ограничения, подводные стеллажи для топлива и корзины для топлива, объединенные либо в пеналы, либо в защитные контейнеры.

Уровень техники

В отрасли ядерной энергетики источник ядерной энергии находится в виде пустых циркалоевых трубок, заполненных обогащенным ураном, известных как тепловыделяющие сборки. При уничтожении до некоторого уровня сухие тепловыделяющие сборки удаляются из реактора. В то же время тепловыделяющие сборки излучают не только очень опасные уровни нейтронов и гамма-квантов (то есть нейтронное и гамма-излучение), но также производят значительное количество тепла, которое необходимо рассеивать.

Необходимо, чтобы нейтронное и гамма-излучение, выпущенное из сухих тепловыделяющих сборок, сдерживалось в достаточной мере все время при удалении из реактора. Также необходимо, чтобы сухие тепловыделяющие сборки охлаждались. Поскольку вода является отличным поглотителем излучения, сухие тепловыделяющие сборки обычно погружаются под воду в бассейне сразу после удаления из реактора. Вода в бассейне также служит для охлаждения сухих тепловыделяющих сборок путем отвода тепловой нагрузки от тепловыделяющих сборок. Вода также может содержать растворенное вещество для нейтронной защиты.

Погруженные тепловыделяющие сборки обычно крепятся в бассейнах выдержки топлива в вертикальной ориентации в стеллажах, обычно называемых стеллажами для топлива. Общеизвестно, что нейтронное взаимодействие между тепловыделяющими сборками увеличивается, когда уменьшается расстояние между тепловыделяющими сборками. Таким образом, чтобы избежать критичности (или ее опасности), которая может произойти от взаимного воздействия смежных тепловыделяющих сборок в стеллажах, необходимо, чтобы стеллажи для топлива удерживали тепловыделяющие сборки на расстоянии, что позволяет присутствовать достаточному количеству поглощающего нейтроны материала между смежными тепловыделяющими сборками. Поглощающий нейтроны материал может быть водой в бассейне, структурой, содержащей поглощающий нейтроны материал, или их сочетаниями.

Стеллажи для топлива для хранения тепловыделяющих сборок с высокой плотностью обычно представляют собой сотовую структуру с поглощающими нейтроны листовыми конструкциями (то есть щитами), помещенными между сотами в виде сплошных листов. Соты обычно являются длинными вертикальными квадратными трубками, которые открыты сверху, через которые вставляются тепловыделяющие элементы. Соты иногда выполняются с двойными стенками, которые заключают в себя листы нейтронных защитных экранов для защиты нейтронного защитного экрана от коррозии или другого повреждения, происходящего от контакта с водой.

Каждая тепловыделяющая сборка размещается в отдельной соте, чтобы тепловыделяющие сборки экранировались друг от друга. Пример типичного существующего стеллажа для топлива описывается в патенте Соединенных Штатов №4382060, выданном Морису Хольцу (Maurice Holtz) и др. 3 мая 1983 г., который настоящим полностью включается в этот документ путем отсылки. Стеллаж Хольца состоит из структурных элементов, включающих элементы, которые в сечении являются полыми и крестообразными. Каждая лапа крестообразного структурного элемента включает в себя нейтронный защитный экран внутри. Свободный конец лап крестообразного структурного элемента сходится так, чтобы иметь внутренний угол приблизительно в 90°. Стеллаж состоит из таких крестообразных элементов, а также взаимодействующих элементов, которые обычно являются Т- и Г-образными в сечении.

В некоторых регионах мира тепловыделяющие сборки, используемые в ядерных реакторах, не имеют прямоугольного горизонтального поперечного сечения. Вместо этого тепловыделяющие сборки имеют горизонтальное поперечное сечение, которое обычно является шестиугольным. В таких случаях существующие стеллажи, имеющие соты с прямоугольными горизонтальными поперечными сечениями, не особо оптимальны.

Даже после удаления из бассейна тепловыделяющие сборки по-прежнему излучают очень опасные нейтроны (то есть нейтронное излучение) и гамма-кванты (то есть гамма-излучение), и поэтому по-прежнему обязательно, чтобы эти нейтроны и гамма-кванты сдерживались все время во время перемещения и хранения. Также обязательно, чтобы остаточное тепло, исходящее из тепловыделяющих сборок, уводилось и покидало тепловыделяющие сборки. Таким образом, контейнеры, используемые для перемещения и/или хранения тепловыделяющих сборок, должны не только надежно ограждать и поглощать радиоактивность тепловыделяющих сборок, они также должны предусматривать достаточное охлаждение. В данной области техники имеется два типа контейнерных систем, используемых для транспортировки и/или хранения тепловыделяющих сборок, системы на основе пеналов и системы на основе защитных контейнеров.

Вообще говоря, существует два типа защитных контейнеров, используемых для транспортировки и/или хранения SNF, вентилируемые вертикальные контейнеры ("VVO") и теплопроводные защитные контейнеры. VVO обычно использовались в сочетании с герметизирующим пеналом, который загружается тепловыделяющими сборками и устанавливается в полости VVO. Такие пеналы, которые часто являются многоцелевыми пеналами, часто содержат корзину для топлива для приема тепловыделяющих сборок. Пример пенальной и корзинной сборки, предназначенной для использования в VVO, раскрывается в патенте Соединенных Штатов №5898747 (Singh), выданном 27 апреля 1999 г., который настоящим полностью включается в этот документ путем отсылки. Второй тип защитных контейнеров является теплопроводными защитными контейнерами. В типичном теплопроводном защитном контейнере тепловыделяющие сборки загружаются непосредственно в полость, образованную корпусом защитного контейнера. Корзинная сборка, как правило, предоставляется внутри самой полости, чтобы предоставить опору для тепловыделяющих сборок.

Корзина для топлива обычно действует в сочетании с защитным контейнером, чтобы удерживать топливо в конкретной конфигурации, минимизировать передачу нагрузки на топливо, передавать тепло защитному контейнеру и управлять критичностью.

Сущность изобретения

Цель настоящего изобретения - предоставить стеллаж для топлива, который может безопасно вмещать в себя тепловыделяющие сборки.

Еще одна цель настоящего изобретения - предоставить стеллаж для топлива, имеющий горизонтальное поперечное сечение, которое не является прямоугольным по форме, например шестиугольным.

Еще одна цель настоящего изобретения - предоставить стеллаж для топлива, который экономичен для производства.

Дополнительная цель настоящего изобретения - предоставить стеллаж для топлива, который может выдерживать высокие инерциальные нагрузки, действующие вместе с гидравлическими нагрузками от текущей воды.

Еще одна дополнительная цель настоящего изобретения - предоставить стеллаж для топлива, который позволяет естественное термосифонное движение воды в бассейне через соты.

Еще одна цель настоящего изобретения - предоставить стеллаж для топлива, который исключает необходимость в пластинах поглотителя нейтронов.

Дополнительная цель настоящего изобретения - предоставить стеллаж для топлива, выполненный из пластин с прорезями.

Другая цель настоящего изобретения - предоставить стеллаж для топлива, который является компактным и максимизирует пространство хранения у бассейна выдержки топлива.

Еще одна дополнительная цель настоящего изобретения - предоставить стеллаж для топлива, который противостоит коррозии в водной среде.

Еще одна цель настоящего изобретения - предоставить стеллаж для топлива, который сохраняет структурную устойчивость при радиационном воздействии.

Другая цель настоящего изобретения - предоставить стеллаж для топлива, который обеспечивает захваты потока.

Цель настоящего изобретения - предоставить корзину для топлива, которая обеспечивает более высокую конструктивную целостность.

Дополнительная цель настоящего изобретения - предоставить корзину для топлива, которая имеет топливные элементы, которые соответствуют форме тепловыделяющей сборки, для хранения в ней.

Еще одна дополнительная цель настоящего изобретения - предоставить корзину для топлива, которая максимизирует плотность размещения отработанного ядерного топлива наряду с поддержанием реактивности в 0,95 или меньше.

Еще одна дополнительная цель настоящего изобретения - предоставить корзину для топлива, которая является простой для производства и легковесной.

Эти и другие цели выполняются настоящим изобретением, которое в одной особенности может быть стеллажом для топлива, имеющим массив сот для удержания тепловыделяющих сборок, содержащим: опорную плиту, имеющую верхнюю поверхность; множество трубок, причем каждая трубка имеет внутреннюю поверхность, которая образует одну из сот; и трубки, соединенные с верхней поверхностью опорной плиты, по существу, в вертикальной ориентации и в конфигурации, чтобы одна или несколько сот формировались наружными поверхностями смежных трубок.

В другой особенности изобретение может быть стеллажом для топлива для удержания тепловыделяющих сборок, содержащим: множество шестиугольных трубок, имеющих внутреннюю полость; опорную плиту, имеющую верхнюю поверхность; шестиугольные трубки, соединенные с верхней поверхностью опорной плиты, по существу, в вертикальной ориентации и скомпонованные на расстоянии друг от друга, чтобы существовало пространство для захвата потока между всеми смежными шестиугольными трубками; и множество распорок, установленных в пространствах для захвата потока, для сохранения наличия пространств для захвата потока, причем распорки соединены с шестиугольными трубками.

В еще одной особенности изобретение может быть стеллажом для топлива, имеющим массив сот для удержания тепловыделяющих сборок, содержащий множество пластин с прорезями, которые подвижно соединены друг с другом для образования массива сот.

В другой особенности изобретение может быть корзиной для топлива, имеющей сотовидную решетку, которая образует множество удлиненных сот, ориентированных, по существу, вертикально. Наиболее предпочтительно, чтобы корзинная сборка содержала один или несколько захватов потока и устанавливалась внутри полости. Корзинная сборка может быть выполнена из композиционного материала с металлической матрицей. В одном варианте осуществления корзинная сборка может использовать переменные захваты потока, чтобы максимизировать плотность размещения. В таком варианте осуществления при приближении к внешней границе корзинной сборки ширина захватов потока может уменьшаться. В другом варианте осуществления корзинная сборка может использовать трубчатые элементы переменной высоты в вертикально смещенной конструкции, чтобы никакие две смежные соты не имели границ, которые выровнены вертикально.

В дополнительной особенности изобретение может быть устройством для удержания радиоактивных тепловыделяющих сборок, содержащим: решетку из сот для вмещения радиоактивных тепловыделяющих сборок, причем решетка образована множеством шестиугольных трубок, имеющих наружную поверхность и внутреннюю поверхность, которые образуют одну из сот, множество шестиугольных трубок, скомпонованных смежным образом и в конфигурации, чтобы одна или несколько сот являлась результирующей сотой, образованной наружными поверхностями окружающих шестиугольных трубок.

В еще одной дополнительной особенности изобретение может быть устройством для удержания радиоактивных тепловыделяющих сборок, содержащим: решетку из сот для вмещения радиоактивных тепловыделяющих сборок, причем решетка образована множеством трубок, имеющих внутренние поверхности, которые образуют соты, трубки скомпонованы соосным и смежным образом; каждая из трубок образована множеством трубчатых сегментов, уложенных на одной оси, образована граница между смежными трубчатыми сегментами каждой трубки; и где длины трубчатых сегментов и конфигурация, в которой трубки компонуются для образования решетки, является такой, чтобы никакие из границ смежных трубок не совпадали друг с другом.

В еще одной дополнительной особенности изобретение может быть устройством для удержания радиоактивных тепловыделяющих сборок, содержащим: нижнюю секцию, содержащую множество нижних трубчатых сегментов переменной длины, причем нижние трубчатые сегменты скомпонованы по оси смежным образом и в конфигурации, чтобы никакие два смежных нижних трубчатых сегмента не были одинаковой длины, нижние края нижних трубчатых сегментов выровнены; по меньшей мере одну среднюю секцию, содержащую множество средних трубчатых сегментов равной длины, причем средняя секция уложена поверх нижней секции, чтобы средние трубчатые сегменты были выровнены по оси с нижними трубчатыми сегментами, а нижние края средних трубчатых сегментов опирались на верхние края нижних трубчатых сегментов; и верхнюю секцию, содержащую множество верхних трубчатых сегментов переменной длины, причем верхняя секция уложена поверх средней секции, чтобы верхние трубчатые сегменты были выровнены по оси со средними трубчатыми сегментами, нижние края верхних трубчатых сегментов опирались на верхние края нижних трубчатых сегментов, а верхние края верхних трубчатых сегментов были выровнены.

В еще одной особенности изобретение может быть стеллажом для топлива, имеющим решетку из сот для удержания тепловыделяющих сборок, содержащим: опорную плиту, имеющую верхнюю поверхность; множество шестиугольных трубок, причем каждая шестиугольная трубка имеет внутренние поверхности, которые образуют одну из сот; и шестиугольные трубки, соединенные с верхней поверхностью опорной плиты, по существу, в вертикальной ориентации и в конфигурации, чтобы одна или несколько сот формировались наружными поверхностями смежных шестиугольных трубок.

В еще одной особенности изобретение может быть стеллажом для топлива, имеющим решетку из сот для удержания тепловыделяющих сборок, содержащим: опорную плиту, имеющую верхнюю поверхность; множество трубок, причем каждая трубка имеет внутреннюю поверхность, которая образует одну из сот; и трубки, соединенные с верхней поверхностью опорной плиты, по существу, в вертикальной ориентации и в конфигурации, чтобы одна или несколько сот формировались наружными поверхностями смежных трубок. В еще одной особенности изобретение может быть стеллажом для топлива для удержания тепловыделяющих сборок, содержащим: множество шестиугольных трубок, имеющих внутреннюю полость; опорную плиту, имеющую верхнюю поверхность; шестиугольные трубки, соединенные с верхней поверхностью опорной плиты, по существу, в вертикальной ориентации и скомпонованные на расстоянии друг от друга, чтобы существовало пространство для захвата потока между всеми смежными шестиугольными трубками; и множество распорок, установленных в пространствах для захвата потока, для сохранения наличия пространств для захвата потока, причем распорки соединены с шестиугольными трубками.

В другой особенности изобретение может быть стеллажом для топлива для удержания тепловыделяющих сборок, содержащим: множество трубок, имеющих внутреннюю полость; опорную плиту, имеющую верхнюю поверхность; трубки, соединенные с верхней поверхностью опорной плиты, по существу, в вертикальной ориентации и скомпонованные на расстоянии друг от друга, чтобы существовало пространство для захвата потока между всеми смежными трубками; и множество распорок, установленных в пространствах для захвата потока, для сохранения наличия пространств для захвата потока, причем распорки соединены с трубками.

В еще одной дополнительной особенности изобретение может быть стеллажом для топлива, имеющим периферийные соты и непериферийные соты для удержания тепловыделяющих сборок, содержащим: опорную плиту, имеющую верхнюю поверхность; множество шестиугольных трубок, причем каждая шестиугольная трубка имеет внутренние поверхности, которые образуют одну из периферийных сот или непериферийных сот; и шестиугольные трубки, соединенные с верхней поверхностью опорной плиты, по существу, в вертикальной ориентации и в конфигурации, чтобы каждая третья непериферийная сота формировалась наружными поверхностями шести окружающих шестиугольных трубок.

В еще одной особенности изобретение может быть корзиной для топлива для удержания радиоактивных тепловыделяющих сборок, содержащей: множество трубок, имеющих внутреннюю полость для приема радиоактивной тепловыделяющей сборки; трубки, скомпонованные, по существу, в вертикальной ориентации и скомпонованные на расстоянии друг от друга, чтобы существовало пространство для захвата потока между всеми смежными трубками, причем трубки образуют решетку хранения, имеющую центральную ось и внешнюю границу; множество распорок, установленных в пространствах для захвата потока, для сохранения наличия пространств для захвата потока; и где ширина пространства для захвата потока между смежными трубками уменьшается с расстоянием от центральной оси решетки хранения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид в перспективе сверху стеллажа для топлива в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

Фиг.2 - вид крупным планом верхней части стеллажа для топлива из фиг.1.

Фиг.3 - вид сверху стеллажа для топлива из фиг.1.

Фиг.4 - вид в перспективе снизу стеллажа для топлива из фиг.1.

Фиг.5 - вид крупным планом нижнего угла стеллажа для топлива из фиг.1.

Фиг.6А - вид в перспективе сверху основания с регулируемой высотой, снятого со стеллажа для топлива из фиг.1.

Фиг.6В - вид в перспективе снизу основания с регулируемой высотой из фиг.6А.

Фиг.7 - вид в перспективе сверху стеллажа для топлива в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения, который включает в себя захваты потока.

Фиг.8 - вид крупным планом верхней части стеллажа для топлива из фиг.7.

Фиг.9 - вид сверху стеллажа для топлива из фиг.7.

Фиг.10 - вид в перспективе сверху стеллажа для топлива в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, который выполнен из пластин с прорезями.

Фиг.11А - вид в перспективе первой пластины с прорезями, используемой в конструкции стеллажа для топлива из фиг.10.

Фиг.11В - вид в перспективе второй пластины с прорезями, используемой в конструкции стеллажа для топлива из фиг.10.

Фиг.11С - вид в перспективе третьей пластины с прорезями, используемой в конструкции стеллажа для топлива из фиг.10.

Фиг.12 - вид в перспективе вертикального сечения пластин с прорезями в стеллаже для топлива из фиг.10.

Фиг.13 - вид в перспективе сверху части решетки хранения в корзине для топлива в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.14 - вид сверху области II-II из фиг.13, иллюстрирующий результирующую соту в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.15 - вид в перспективе нижних вертикальных сегментов у трубок хранения корзины для топлива из фиг.13, скомпонованных в нужной конфигурации, чтобы границы между сегментами смежных трубок хранения не были выровнены вертикально.

Фиг.16 - вид сверху корзины для топлива в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, содержащего часть решетки хранения из фиг.13 и периферийные удерживающие трубки.

Фиг.17 - вид в перспективе удерживающих трубок в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.18 - вид в перспективе корзины для топлива из фиг.16.

Фиг.19 - вид в перспективе корзинной сборки для топлива в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.20 - вид в перспективе трубки хранения корзины для топлива из фиг.19.

Фиг.21 - вид в перспективе нижнего вертикального сегмента части решетки хранения корзины для топлива из фиг.19.

Фиг.22 - вид в перспективе снизу части решетки хранения корзины для топлива из фиг.19.

Фиг.23 - вид в перспективе сверху части решетки хранения в корзины для топлива из фиг.19.

Фиг.24 - вид сверху корзины для топлива из фиг.19.

Подробное описание чертежей

Настоящее изобретение сейчас будет описываться в отношении типовых вариантов осуществления. Нужно понимать, что хотя некоторые подробности и структурные схемы объясняются подробно по отношению к некоторому варианту осуществления, подробности и структурные схемы могут быть реализованы в любом из вариантов осуществления.

I. Вариант осуществления стеллажа для топлива с захватом потока

Ссылаясь на фиг.1, раскрывается вид в перспективе стеллажа 100 для топлива в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Стеллаж 100 для топлива является сотовым вертикальным призматическим модулем. Проиллюстрированный вариант осуществления стеллажа 100 для топлива предназначен специально для вмещения шестиугольных тепловыделяющих сборок, например тепловыделяющих сборок VVER 1000. При этом условии каждая сота 101 стеллажа 100 для топлива обычно также является шестиугольной по форме (то есть имеет шестиугольное горизонтальное поперечное сечение), чтобы геометрически вмещать одну шестиугольную тепловыделяющую сборку. Однако нужно понимать, что идеи настоящего изобретения могут быть изменены для вмещения тепловыделяющей сборки любой формы, включая прямоугольную, восьмиугольную, круглую и т.д.

В описании стеллажа 100 для топлива и его составных частей ниже будут использоваться относительные термины, такие как верхний, нижний, выше, ниже, горизонтальный, вертикальный, верхний и нижний, в отношении стеллажа 100 для топлива, находящегося в проиллюстрированной, по существу, вертикальной ориентации фиг.1. Более того, чтобы избежать беспорядка на чертежах, только некоторые из каждого компонента нумеруются с пониманием, что читатель сможет распознать аналогичные элементы. Стеллаж 100 для топлива обычно содержит опорную плиту 110, множество шестиугольных трубок 120 и множество распорных прутьев 130 (лучше всего видных на фиг.2). Шестиугольные трубки 120 соединяются с верхней поверхностью 111 опорной плиты 110, по существу, в вертикальной ориентации. В этом варианте осуществления ось каждой шестиугольной трубки 120 не только, по существу, вертикальная, но также и, по существу, перпендикулярна верхней поверхности 111 опорной плиты 110. Соединение между шестиугольными трубками 120 и опорной плитой 110 достигается с помощью приваривания нижнего края шестиугольных трубок 120 к верхней поверхности опорной плиты 110. Конечно, другие методики соединения могут использоваться с незначительной модификацией, включая механические соединения, например болтовое соединение, зажим, нарезание резьбы и т.д.

Верхние концы шестиугольных трубок 120 остаются открытыми, чтобы тепловыделяющая сборка могла вдвигаться во внутреннюю полость 101 (также называемую сотой), образованную внутренними поверхностями шестиугольных трубок 120. Каждая шестиугольная трубка 120 может быть цельной трубкой, которая простирается на всю нужную высоту H₁, или может быть создана из нескольких трубок частичной высоты, которые вместе соответствуют нужной высоте H₁. Предпочтительно, чтобы высота H₁ была достаточной для того, чтобы полная высота тепловыделяющей сборки находилась в пределах шестиугольной трубки 120.

Шестиугольные трубки 120 прикрепляются к прямоугольной опорной плите 110 в смежной и разнесенной конфигурации, чтобы образовать сотовидную решетку из сот 101. Соты 101 являются, по существу, вертикальными удлиненными полостями для приема радиоактивных тепловыделяющих сборок через их открытые верхние концы. Хотя обычно иллюстрируется прямоугольная решетка из сот 101, стеллаж 100 для топлива может быть спроектирован для принятия любой нужной формы. Геометрическая компоновка шестиугольных трубок 120 будет обсуждаться ниже более подробно по отношению к фиг.2-3.

Шестиугольные трубки 120 предпочтительно созданы из композиционного материала с металлической матрицей, а предпочтительнее композиционного материала с металлической матрицей из прерывисто армированного алюминия/карбида бора, и наиболее предпочтительно из импрегнированного бором алюминия. Один такой подходящий материал продается под фирменным названием Metamic™. Шестиугольные трубки 120 выполняют двойственную функцию управления реактивностью, а также опоры конструкции. Опорная плита 110 предпочтительно создается из металла, который металлургически совместим с материалом, из которого создаются шестиугольные трубки 120 для сварки.

Ссылаясь теперь одновременно на фиг.2-3, каждая шестиугольная трубка 120 скомпонована так, чтобы отстоять от всех смежных шестиугольных трубок 120, чтобы промежуток 140 существовал между каждой шестиугольной трубкой 120 и ее непосредственно смежными шестиугольными трубками 120. Промежуток 140 действует как захват (ловушка) нейтронного потока, который уменьшает и/или устраняет опасность критического состояния. Пространство 140 для захвата потока может быть спроектировано с любой нужной шириной, и точная ширина будет зависеть от уровней излучения тепловыделяющих сборок для хранения, материала конструкции трубок 120 и свойств воды в бассейне, в которую будет погружаться стеллаж 100 для топлива. В одном варианте осуществления пространства 140 для захвата потока будут иметь ширину между 30 и 50 мм, а предпочтительнее между 25 и 35 мм, и наиболее предпочтительно около 38 мм.

Распорки, которые выполнены в виде распорных прутьев 130 в проиллюстрированном варианте осуществления, вставляются в пространства 140 для захвата потока с тем, чтобы поддерживать наличие пространств 140 для захвата потока на нужной ширине и обеспечивать дополнительную структурную устойчивость. Хотя распорки иллюстрируются как удлиненные прутья 130, которые простираются на всю высоту H₁ шестиугольных трубок 120, распорки не настолько ограничены и могут принимать широкий спектр форм и размеров. Например, распорки при желании могли бы быть просто блоками или штырями в некоторых вариантах осуществления.

Распорный прут 130 устанавливается в месте соединения между краями трех смежных шестиугольных трубок 120. Таким образом, каждый распорный прут 130 (за исключением распорных прутьев 130 вдоль периметра) соприкасается с тремя шестиугольными трубками 120. Для дополнительной целостности и облегчения конструкции распорные прутья 130 имеют три осевые канавки по их длине, которые действуют как пространства вложения для приема края шестиугольных трубок 120. В проиллюстрированном варианте осуществления распорные прутья 130 имеют горизонтальное поперечное сечение, которое обычно бывает в форме усеченного треугольника, в котором вмещающая канавка образуется на каждой усеченной вершине. Конечно, распорные прутья 130 могут принимать другие формы с канавками или без них.

Распорные прутья 130 предпочтительно изготавливаются из алюминия или материала с металлической матрицей, например импрегнированного бором алюминия. Распорные прутья 130 привариваются пробочным швом к шестиугольным трубкам 120, в которых они соприкасаются посредством отверстий 121 удлиненной формы, скомпонованных по краям/углам шестиугольных трубок 120. Форма, компоновка и количество отверстий 120 пробочного сварного шва будут меняться в зависимости от соображений исполнения и никоим образом не ограничивают настоящее изобретение. Отверстия 121 под пробку скомпонованы равномерно на каждом углу шестиугольных трубок 120, чтобы облегчить одинаковое производство, однако это не является необходимым. Отверстия 121 под пробку могут образовываться путем перфорирования, резки или во время процесса формовки.

Ссылаясь теперь одновременно на фиг.3-4, опорная плита 110 также содержит множество протоков 115, тянущихся через опорную плиту 110 от ее нижней поверхности 112 до верхней поверхности 111. Аналогичным образом, опорная плита 110 также содержит четыре овальных отверстия 116 (второй ряд от углов) для подъема и установки стеллажа 100 для топлива в бассейне выдержки топлива. Специальная траверса с четырьмя прутьями глубокой досягаемости используется для взаимодействия с овальными отверстиями 116, чтобы захватывать стеллаж 100 для топлива и помещать его в бассейн.

Протоки 115 (и овальные отверстия 116) создают проходы снизу опорной плиты 100 в соты 101, образованные шестиугольными трубками 120. Предпочтительно, чтобы для каждой соты 101 предоставлялся одиночный проток 115. Протоки 115 предоставляются в виде впускных отверстий, чтобы облегчить естественное термосифонное движение воды в бассейне через соты 101, когда туда устанавливаются тепловыделяющие сборки, обладающие тепловой нагрузкой. Точнее говоря, когда нагретые тепловыделяющие сборки устанавливаются в соты 101 в погруженной среде, вода в сотах 101, окружающих тепловыделяющие сборки, нагревается, посредством этого поднимаясь из-за увеличенной плавучести. Когда эта нагретая вода поднимается и выходит из сот 101 через открытые верхние концы, охлажденная вода втягивается в нижнюю часть сот 101 через протоки 115. Этот форсированный теплом поток воды вдоль тепловыделяющих сборок затем естественно продолжается.

Как лучше всего видно на фиг.5, множество вспомогательных прорезей/отверстий 121 предусматривается в шестиугольных трубках 120 в нижнем крае или рядом с ним. Вспомогательные отверстия 121 действуют в качестве дополнительных впускных отверстий для поступающей воды в бассейне, чтобы способствовать термосифонному потоку во время процесса охлаждения. Кроме того, как будет описываться ниже, протоки 115 у некоторых сот 101 заблокированы прикреплением оснований 150 с регулируемой высотой. Таким образом, вспомогательные отверстия 121 шестиугольных трубок 120, которые образуют эти соты 101, являются единственным источником поступающей охлажденной воды для хранящихся в них тепловыделяющих сборок. Хотя вспомогательное отверстие 121 предоставляется на каждой поверхности всех без исключения шестиугольных трубок 120 в стеллаже 100 для топлива, нужно понимать, что это может быть не нужно во всех случаях.

В качестве ремарки протоки 115 (и отверстия 116) выполняют дополнительную функцию предоставления доступа в соты 101 для "S-образного сварочного аппарата" для приваривания шестиугольных трубок 120 к верхней поверхности опорной плиты 110. Ссылаясь снова на фиг.3-4, опорная плита 110 также содержит множество оснований 150 с регулируемой высотой, соединенных с нижней поверхностью 112 опорной плиты 110. Основания 150 с регулируемой высотой гарантируют, что имеется пространство между дном бассейна выдержки топлива и нижней поверхностью 112 опорной плиты 110, посредством этого создавая приемную камеру для протекания воды через протоки 115.

Основания 150 с регулируемой высотой расположены на расстоянии, чтобы обеспечить равномерное удержание опорной плиты 110 и соответственно стеллажа 100 для топлива. Каждое основание 150 отдельно регулируется по уровню и удерживает стеллаж на неоднородном дне бассейна выдержки отработавшего топлива. Основания 150 прикрепляются болтами к опорной плите 110. Конечно, при желании основания 150 могут прикрепляться к опорной плите 110 другим образом, включая сварку или нарезание резьбы. В случае приваренного основания 15 пластина из нержавеющей стали и алюминия, соединенных методом сварки взрывом, может использоваться для создания перехода. Для приваренного основания исключаются болты и отверстия под болты.

Ссылаясь теперь на фиг.6А-6В, будут описываться подробности устройства оснований 150 с регулируемой высотой. Каждое из оснований 150 с регулируемой высотой содержит подставку 151 и цилиндрический штифт 152, который действует в качестве опоры. Подставка 152 соединяется с опорной плитой 110 болтами 155.

Подставка 151 содержит центральное отверстие 153, которое имеет резьбовую внутреннюю поверхность (не видна). Аналогичным образом наружная поверхность части штифта 151 также нарезается с соответствующими витками. Штифт 152 вставляется в отверстие 153 и привинчивается по резьбе к подставке 151.

Штифт 152 также содержит прямоугольную выемку 154 на верхней поверхности для приема инструмента для вращения штифта 152. Конечно, выемка может быть любой формы, которая будет содействовать вращательному зацеплению с инструментом. Кроме того, могут использоваться другие средства для зацепления и вращения штифта 152, включая ушко, головку винта, головку болта и т.д.

Благодаря резьбовому соединению между штифтом 152 и подставкой 151, вращение штифта 152 через выемку 154 приводит к увеличению или уменьшению высоты, на которую штифт 152 выступает с нижней поверхности подставки 151. Регулировка штифта 152 облегчается с помощью инструмента с длинной рукояткой, который вставляется в соту 101. Выемка 154 штифта 152 доступна через проток 115 в этой соте 101 (см. фиг.3).

Нижняя часть штифта 152 имеет закругленный край, чтобы предотвратить зацепление и задирание прокладки в сейсмическом скольжении стеллажа 100 для топлива. Разрыв прокладки означает проблемы для площадки из-за утечки. При желании нижняя поверхность штифта 152 может быть образована или покрыта скользящим материалом с низким трением.

II. Вариант осуществления стеллажа для топлива без захвата потока, включающий результирующие соты

Ссылаясь теперь одновременно на фиг.7-10, иллюстрируется второй вариант осуществления стеллажа 200 для топлива. Аналогично стеллажу выше, стеллаж 200 для топлива является сотовым вертикальным призматическим модулем. Проиллюстрированный вариант осуществления стеллажа 200 для топлива предназначен специально для вмещения шестиугольных тепловыделяющих сборок, например тепловыделяющих сборок VVER 1000. Каждая сота 201 стеллажа 200 для топлива обычно также является шестиугольной по форме (то есть, имеет шестиугольное горизонтальное поперечное сечение), чтобы геометрически вмещать одну шестиугольную тепловыделяющую сборку. Однако нужно понимать, что идеи настоящего изобретения могут быть изменены для вмещения тепловыделяющей сборки любой формы, включая прямоугольную, восьмиугольную, круглую и т.д.

В описании стеллажа 200 для топлива и его составных частей ниже будут использоваться относительные термины, такие как верхний, нижний, выше, ниже, горизонтальный, вертикальный, верхний и нижний, в отношении стеллажа 200 для топлива, находящегося в проиллюстрированной, по существу, вертикальной ориентации фиг.7. Более того, чтобы избежать беспорядка на чертежах, только некоторые из каждого компонента нумеруются с пониманием, что читатель сможет распознать аналогичные элементы.

Ключевым фактором, который приводит к структурным различиям между стеллажом 100 для топлива (рассмотренном выше) и стеллажом 200 для топлива, является то, что стеллаж 200 для топлива предназначен для использования с тепловыделяющими сборками, которые не требуют наличия захвата нейтронного потока между смежными сотами 201. Таким образом, включение захватов нейтронного потока в стеллажи для топлива, когда это не нужно, является нежелательным, потому что излишне тратится ценная площадь дна бассейна. Конечно, оба типа стеллажей 100, 200 для топлива могут храниться рядом в одном и том же бассейне.

Так как многие структурные и функциональные свойства стеллажа 200 для топлива идентичны стеллажу 100 для топлива, только те особенности стеллажа 200 для топлива, которые отличаются, будут обсуждаться ниже с пониманием, что применимы и другие идеи, рассмот